發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)及其相應(yīng)的繼電保護(hù)方式分析

【摘要】在社會高速發(fā)展的背景下，人們對電能的需求及重視程度也不斷增強(qiáng)。發(fā)電機(jī)是重要的發(fā)電裝置之一，其運(yùn)行狀況如何將直接影響到電力系統(tǒng)的運(yùn)作及電能質(zhì)量。然而，在發(fā)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行中，經(jīng)常出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)，對電力系統(tǒng)的正常工作帶來了較大影響。所以，保證發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行非常重要。鑒于此，本文主要對發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了探討，并分析了相應(yīng)的繼電保護(hù)方式，以期為同行提供參考與借鑒。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī)；運(yùn)行狀態(tài)；繼電保護(hù)方式

引言

發(fā)電機(jī)能否安全運(yùn)行，將直接影響著電力系統(tǒng)的正常工作及電能質(zhì)量。所以，加大對發(fā)電機(jī)的檢查，了解其故障類型及不正常運(yùn)行狀態(tài)，并及時采取措施處理，能夠有效保證繼電保護(hù)裝置的良好。若想保證信號有很強(qiáng)的抗電磁耦合干擾能力，最好采用屏蔽電纜，并盡可能減小外屏蔽直流電阻，然后增大屏蔽的電感。發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障后，還要及時分析其引起原因，并采取相應(yīng)的繼電保護(hù)方式，以保證發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。以下主要就發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài)及其相應(yīng)的繼電保護(hù)方式進(jìn)行了簡要分析。

1.發(fā)電機(jī)概述

電能是人們生活中不可缺少的一種重要能源。電能主要是依靠發(fā)電機(jī)將不同形式的能源轉(zhuǎn)換成電能，其動力是設(shè)備中的柴油機(jī)、汽輪機(jī)，當(dāng)電流或是水流在通過設(shè)備時，其燃料會燃燒并產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)化。目前，發(fā)電機(jī)在許多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，如國防、工業(yè)、科技等。盡管發(fā)電機(jī)生產(chǎn)技術(shù)有了較快發(fā)展，發(fā)電機(jī)形式也多種多樣，但其工作原理基本相似，即用適當(dāng)導(dǎo)磁與導(dǎo)電材料，使其形成電磁感應(yīng)的電路與磁路，然后產(chǎn)生電磁功率，最終達(dá)到能量轉(zhuǎn)化的目標(biāo)。

2.發(fā)電機(jī)的故障類型

在實(shí)際的運(yùn)行過程中，發(fā)電機(jī)經(jīng)常發(fā)生故障，出現(xiàn)頻率較高的故障主要有以下幾種：定子繞組一相的匝間短路、定子繞組相間短路、定子繞組單相短路、轉(zhuǎn)子勵磁回路勵磁電流消失及轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地或者兩點(diǎn)接地[1]。

3.發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行狀態(tài)

在運(yùn)行過程中，發(fā)電機(jī)也存在多種非正常運(yùn)行狀態(tài)，主要包括以下幾種情形：①因?yàn)橥獠慷搪樊a(chǎn)生的定子繞組過電流與因?yàn)樨?fù)荷超出發(fā)電機(jī)額定容量而導(dǎo)致的三相對稱過負(fù)荷；②因?yàn)橥獠坎粚ΨQ短路或是不對稱負(fù)荷而導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)負(fù)序過電流與過負(fù)荷；③因?yàn)橥蝗凰ω?fù)荷反而產(chǎn)生的定子繞組過電壓；④因?yàn)閯畲呕芈饭收?，或是?qiáng)勵時間太長而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷；⑤因?yàn)槠啓C(jī)主汽門驟然關(guān)閉，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生逆功率[2]。

4.繼電保護(hù)

在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)是系統(tǒng)故障或異常情況監(jiān)測的設(shè)施之一，通過分析故障現(xiàn)象，然后發(fā)出相關(guān)的警報信號或者臨時隔離、切除這一狀態(tài)。通常情況下，如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或者是處于非正常運(yùn)行狀態(tài)時，會直接影響到用電設(shè)備的安全生產(chǎn)，進(jìn)而帶來嚴(yán)重的后果。所以，在電力系統(tǒng)中，為保證電力設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，盡量減少或避免由于電力事故造成的大面積停電或破壞重要設(shè)施等現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)加強(qiáng)對繼電保護(hù)裝置的深入研究及改進(jìn)，保證繼電保護(hù)的正常運(yùn)行，以便更好地控制線路。

5.發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行狀態(tài)及相應(yīng)繼電保護(hù)方式

發(fā)電機(jī)的非正常狀態(tài)包含多種類型，但無論任何一種，都會對發(fā)電機(jī)的正常工作產(chǎn)生影響，并使電力系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，給企業(yè)及用戶帶來了較多困擾與不便，甚至不利于維護(hù)社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。所以，相關(guān)人員必須正確分析發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行狀態(tài)，并及時采取相應(yīng)的繼電保護(hù)方式，確保發(fā)電機(jī)功能的正常發(fā)揮。

⑴如果是1000kW以上發(fā)電機(jī)的定子繞組及其引出線導(dǎo)致的相間短路，則要裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)；如果是直接與母線相聯(lián)的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障，且發(fā)電機(jī)電壓網(wǎng)絡(luò)接地電容電流不低于5A，此時應(yīng)進(jìn)行動作于跳閘的零序電流保護(hù)的裝設(shè)；如果接地電容電流低于5A，則要裝設(shè)作用于信號的接地保護(hù)。如果是發(fā)電機(jī)的變壓器組，則要在發(fā)電機(jī)電壓側(cè)裝設(shè)作用于信號的接地保護(hù)；如果發(fā)電機(jī)電壓側(cè)接地電容電流在5A以上，則要裝設(shè)消弧線圈。如果發(fā)電機(jī)容量在100000kW及以上，則要裝設(shè)≥95%接地保護(hù)。

⑵如果是發(fā)電機(jī)外部電路導(dǎo)致的過電流，則要采取以下幾種保護(hù)方式：①50000kW及以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)采取負(fù)序過電流或單相式低電壓引起動過電流保護(hù)；②如果是低于1000kW的小發(fā)電機(jī)，應(yīng)采取過電流保護(hù)；③負(fù)序電壓與線電壓起動的過電流保護(hù)[3]。

⑶如果是發(fā)電機(jī)定子繞組的匝間短路，且繞組接成星形，每相中存在引出的并聯(lián)支路，此時則要裝設(shè)單繼電器式橫聯(lián)差動保護(hù)。如果發(fā)電機(jī)同相定子繞組僅有一個支路時，為了避免匝間短路，并考慮到保護(hù)接線較復(fù)雜且可靠性較低，加上一般情況下匝間短路容易伴隨接地故障，故不需要裝設(shè)匝間短路的保護(hù)，而是根據(jù)地保護(hù)動作將故障切除。

⑷如果是發(fā)電機(jī)勵磁消失故障，且在發(fā)電機(jī)不允許失磁時，最好是在自動滅磁開關(guān)斷開時，及時將發(fā)電機(jī)的斷路器及時斷開；如果發(fā)電機(jī)采用的是電機(jī)勵磁或是半導(dǎo)體勵磁或在100000kW以上，要增設(shè)專用的失磁保護(hù)，當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁時，能直接反映出其電氣參數(shù)變化。如果是轉(zhuǎn)子回路發(fā)生過電荷情況，發(fā)電機(jī)功率為100000kW及以上，且采用的是半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)，則要進(jìn)行轉(zhuǎn)子負(fù)荷保護(hù)的裝設(shè)。如果汽輪發(fā)電機(jī)主汽門驟然關(guān)閉，為避免汽輪機(jī)被損壞，可對大容量發(fā)電機(jī)組裝設(shè)逆功率保護(hù)。

⑸如果是因?yàn)橥獠坎粚ΨQ或不對稱負(fù)荷短路導(dǎo)致的負(fù)序過電流，需要在5000kW及以上發(fā)電機(jī)進(jìn)行負(fù)序過電流的裝設(shè)。如果是因?yàn)閷ΨQ負(fù)荷導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)定子繞組過電流，則要裝設(shè)與一相電流連接的過負(fù)荷保護(hù)。如果是水輪發(fā)電機(jī)定子繞組過電壓，則要進(jìn)行帶延時的過電壓保護(hù)裝設(shè)。如果是發(fā)電機(jī)勵磁回路發(fā)生了接地故障，其保護(hù)方式主要有以下幾種：①水輪發(fā)電機(jī)通常需裝設(shè)一點(diǎn)接地保護(hù)，若是小容量機(jī)組，可用定期檢測裝置；②汽輪發(fā)電機(jī)的勵磁回路一點(diǎn)接地，可用定期檢測裝置；如果是容量較大的機(jī)組，則可進(jìn)行一點(diǎn)接地保護(hù)的裝設(shè)；③如果是兩點(diǎn)接地故障，則要進(jìn)行兩點(diǎn)接地保護(hù)的裝設(shè)，于勵磁回路出現(xiàn)一點(diǎn)接地后接入[4]。

6.結(jié)束語

總而言之，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，繼電保護(hù)與安全自動裝置是不可缺少的重要設(shè)備，對保證其安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。在確定場站主接線、電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式時，應(yīng)考慮到其是否與繼電保護(hù)及安全自動裝置配置相符，然后再作出合理的安排。在現(xiàn)階段，發(fā)電機(jī)出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)的情況非常普遍，這在很大程度上影響了發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)的正常運(yùn)作，故及時分析發(fā)電機(jī)不正常運(yùn)行狀態(tài)的原因，并采取相應(yīng)的繼電保護(hù)方式至關(guān)重要。為了盡快將發(fā)電機(jī)內(nèi)部的故障消除，不但要保護(hù)動作于發(fā)電機(jī)斷路器跳閘，還要動作于自動滅磁開關(guān)，及時將發(fā)電機(jī)勵磁回路斷開，避免轉(zhuǎn)子回路電流再次于定子繞組中感應(yīng)電勢，繼而供給斷路電流。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣曉鵬，石巖，李聰.核電廠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)分析[J].中國核電，2014，7（01）：14-17.

[2]曹飛翔，王菲.110kV變電所繼電保護(hù)的故障分析及保護(hù)配置[J].科技與企業(yè)，2013（04）：116-117.

[3]戴國強(qiáng).發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行事故原因及處理[J].廣東建材，2011（11）：69-70.

[4]周佺，劉闖.大型發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行方式[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012（07）：149.